आदर्श गैस समीकरण (Ideal Gas Equation)

वैज्ञानिकों ने देखा है कि गैसों के विस्तार गुण तरल पदार्थों की तुलना में बहुत अधिक समान रहते हैं। तरल पदार्थ और गैसों के इस गुण में अंतर का थर्मामीटर में प्रमुख महत्व है।

• यह देखा गया है कि लिक्विड-इन-ग्लास थर्मामीटर (liquid-in-glass thermometers) एक ही तापमान के लिए अलग-अलग रीडिंग दिखाते हैं। यह विभिन्न तरल पदार्थों (liquids) के अलग-अलग विस्तार गुणों के कारण है।
• दूसरी ओर, गैस थर्मामीटर समान तापमान के लिए समान रीडिंग दिखाते हैं, चाहे उनमें कोई भी गैस हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि सभी गैसें समान विस्तार व्यवहार प्रदर्शित करती हैं (कम घनत्व/densities पर)।

Table of Contents

• गैस के व्यवहार को प्रभावित करने वाले चर
• गैसीय नियम (Gas Laws)

गैस के व्यवहार को प्रभावित करने वाले चर

गैस की दी गई मात्रा (या द्रव्यमान) के व्यवहार को प्रभावित करने वाले चर हैं:

• दबाव (P)
• आयतन (वॉल्यूम, V)
• तापमान (T): T परम ताप (absolute temperature) है। T = t + 273.15 (जहां t डिग्री सेल्सियस में तापमान है)।

गैसीय नियम (Gas Laws)

अब, आइए विभिन्न गैसीय नियमों और आदर्श गैस समीकरण पर एक नजर डालते हैं।

बाॅय्ल का नियम (Boyle’s law)

इस नियम की खोज एक अंग्रेज रसायनज्ञ रॉबर्ट बॉयल (Robert Boyle) ने की थी। इस नियम के अनुसार:

यदि (परम) तापमान (T) स्थिर है, तो गैस की दी गई मात्रा का दबाव (P) और आयतन (V) व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

तो, PV = स्थिरांक

चार्ल्स का नियम (Charles’ law)

इस नियम की खोज फ्रांस के वैज्ञानिक जाक चार्ल्स (Jacques Charles) ने की थी। इस नियम के अनुसार:

यदि दबाव (P) स्थिर है, तो गैस की दी गई मात्रा का आयतन (V) सीधे परम ताप (T) से संबंधित होता है।

तो, V/T = स्थिरांक

आदर्श गैस नियम और आदर्श गैस समीकरण (Ideal Gas law and Ideal Gas Equation)

यदि हम बॉयल के नियम और चार्ल्स के नियम को मिला दें, तो हमें आदर्श गैस का नियम प्राप्त होता है। अर्थात्, हम तीनों चरों को एक समीकरण में रखने के लिए उपरोक्त दो समीकरणों को जोड़ सकते हैं। गैस की दी गई मात्रा के लिए:

PV/T = स्थिरांक (यह आदर्श गैस नियम है)

अब, क्या होगा यदि हम उपरोक्त नियम को किसी भी तनु गैस (dilute gas) की किसी भी मात्रा के लिए सामान्यीकृत करना चाहते हैं?

तब हमें आदर्श गैस समीकरण प्राप्त होता है, PV = μRT
जहां, μ गैस के नमूने में मोलों (moles) की संख्या है, और
R को सार्वत्रिक गैस नियतांक (universal gas constant) कहते हैं। R का मान = 8.31 J mol^-1 K^-1

नोट

कृपया ध्यान दें कि ये नियम केवल कम घनत्व वाली गैसों के लिए सही हैं।